contact tube/cylindre

[invite7c692de4]

Bonjour à tous,

C'est la première fois que j'écris sur le forum, mais j'ai déjà eu l'occasion de trouver la réponse à beaucoup de mes questions sur le forum.

Mon problème est que j'aimerai dimensionner un capteur de pression passif. L'idée est de mettre un bouchon à l'intérieur d'un tube, et de pouvoir remonter à la valeur de pression en mesurant le déplacement du bouchon. Le petit souci c'est que je n'arrive pas à mettre en équation l'effort de frottement entre le bouchon et le tube. J'ai pensé à utiliser une simple loi de Coulomb mais le bouchon est en contact sur toute sa surface latérale.

Vous avez des idées?

Merci d'avance.
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[Jaunin]

Bonjour, Amine3000,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
J'ai un peu peur que votre bouchon avance par accoue du au collage.
Avez vous pensez à une seringue, du moins à son principe.
Cordialement.
Jaunin__

[invite7c692de4]

le bouchon et le tube ne seront pas collé. le bouchon sera mis à l'intérieur du tube par "la force".
Et pour le principe de la seringue, il n'est pas très adapté à mon cas puisque les pressions sont générées sur des temps très cours (de l'ordre de la micro seconde).

[Jaunin]

Bonjour, Amine3000,
Dans ma phrase :"J'ai un peu peur que votre bouchon avance par accoue du au collage." j'aurais du écrire :"stick-slip"
Votre précision est importante :" les pressions sont générées sur des temps très cours (de l'ordre de la micro seconde)."
Je crois que la solution sera plus compliquée qu'un simple bouchon.
Cordialement.
Jaunin__

http://fr.wikipedia.org/wiki/Stick-slip

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7c692de4]

Je comprends mieux ce que tu voulais dire par le "collage".
Je l'ai déjà testé en faite avec un bouchon en bois et un tube en PVC que je fixe. Il faut juste que je mette en équation le problème pour expliquer quelques phénomènes physiques

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Pourquoi ne pas utiliser une seringue ?


EDIT: Desolé je n'avais pas vu la microseconde.
Quelle est l'origine des variations de pression ? Car les microsecondes, ça crains.

Au revoir

[invite7c692de4]

C'est des pressions dans l'eau générées par des puissances pulsées.
Mais est ce que vous avez une idée sur la mise en équation du frottement d'un cylindre dans un tube (horizontal)?

[invite6dffde4c]

Re.
Qu'est ce qui génère de pressions avec des constantes de temps de 1 µs ?
Quelles sont les ordres de grandeur de la pression ?
Avez-vous calculé le déplacement d'un cylindre sous l'effet de cette pression pendant une microseconde ?
Avec quoi comptez-vous mesurer ce déplacement ?
Ne pensez pas que ces questions sont superflues. Car j'ai des doutes sérieux que le piston, même s'il était totalement libre se déplacerait d'une valeur mesurable.
A+

[invite7c692de4]

Désolé si je me suis mal exprimé depuis le début, mais j'aimerai simplement utiliser une PFD pour exprimer les déplacements en fonction de la pression. La seule donnée qui me manque est l'expression de l'effort du frottement d'un cylindre à l'intérieur d'un tube.
Je sais que ce calcul est trop grossier mais c'est juste pour avoir une idée. Après je ferai des simulations pour des résultats plus précis.

[invite6dffde4c]

Re.
Tout revient aux lois de Newton: F = ma.
Pour une pression P (dépendante éventuellement du temps):

où S est la surface du piston.
Avant de vous emmquiquiner à ajouter des forces de friction, vérifiez que vous obtenez un déplacement mesurable (j'ai des doutes).
A+

[invite51d17075]

bonjour,
mais qu'il y a-t-il à l'interieur , de l'air, un liquide, de l'huile ???

[invite51d17075]

Avant de vous emmquiquiner à ajouter des forces de friction, vérifiez que vous obtenez un déplacement mesurable (j'ai des doutes).
A+

bjr LPFR,
on peut se poser la question, mais si le conduit est très fin, le "bouchon" ultra léger et une forte variation de pression , je ne sais pas
mais on en revient un peu à la seringue.

[Jaunin]

Bonjour, Amine3000,
Sans vouloir revenir sur votre choix et sur vos formules, mais dans les temps extrémements rapides j'aurais vu quelque chose de beaucoup plus sophistiqué pour mesuré vos pressions.
Cordialement.
Jaunin__

[invite6dffde4c]

Bonjour Ansset.
Le diamètre ne joue pas car la force est proportionnelle à la surface et la masse aussi.
Mais j'ai des doutes sérieux sur la manip. Des variations de pression de 1 µs ne sont pas faciles à faire (à part avec un bon transducteur). Mais les déplacements sont ridiculement petits. Alors, espérer de pouvoir mesurer des déplacements me semble illusoire, à moins d'utiliser un transducteur piézoélectrique.
J'ai posé des questions à amine3000 dans le post #8 auxquelles il (ou elle) n'a pas cru bon de répondre.
Tant pis.
Au revoir.

[invite7c692de4]

Je répond aux questions LPFR tout d'abord. (désolé d'y répondre si tard)
La pression est générée en chargeant lentement des condensateurs et les déchargeant rapidement dans l'eau. (la puissance générée est multipliée par le rapport entre le temps de charge et de décharge).
C'est des pressions de l'ordre de quelques Méga Pascal sur une durée de quelques dizaines de microsecondes.
J'obtiens des déplacements du cylindre de l'ordre des millimètres que je mesure avec un pieds à coulisse.
Pour ne pas oublier la question principale, en pièce jointe une petite illustration du problème. Je sais comment appliquer une PFD mais comme j'ai précédemment ce qui me manque c'est la force de frottement qui va s'opposer au mouvement, sinon l'objet ne va jamais s'arrêter de bouger (théoriquement).
@Jaunin:
On compte bien acheter des capteurs piézoélectriques.

p.s: Je suis un mec et vous pouvez me tutoyer

[invite6dffde4c]

Re.
Avec une pression de 1 MPa pendant 1 µs sur un piston de 1 cm² avec une masse de 1g je n'obtiens pas des millimètres. Même pas 1 µm.

Personne ne peut vous dire quelle est la force de friction de votre piston. Elle dépend du piston et du cylindre. Matériaux, jeux, âge du capitaine, etc.

Vous pouvez même imaginer un piston avec assez de jeu (mettons 1/10 mm) placé à un niveau près de la surface de l'eau de sorte que la pression hydrostatique soit compensée les forces de capillarité. Dans ce cas il n'y aura pas de forces de friction.

Mais j'ai l'impression que vous raisonnez comme s'il s'agissait de l'hydrostatique, alors que vous avez des phénomènes dynamiques qui durent des microsecondes. Vous pensez que l'eau poussera le piston, mais avez-vous pensé à qui poussera l'eau, laquelle fait piston elle-même ?
En réalité vous avez une onde de pression qui se propage dans l'eau puis qui tape et qui se réfléchit sur le piston.
Votre mesure en statique en regardant de combien s'est déplacé le piston ne vaut rien. Ce n'est pas sérieux.
Il faut que vous utilisiez un transducteur capable de supporter ce valeurs de niveau de son.

C'est dans quel cadre que vous faites ces manips ? Dans votre garage pour vous amuser ? Dans une société ? Pour un TIPE ?
A+

[invite7c692de4]

Je n'ai pas un générateur haute tension dans mon garage sinon je l'aurai fait chez moi!
Mais sinon je sais très bien que le calcul est trop grossier car j'ai des phénomènes de dynamique rapide.
Mais en connaissant le coefficient de frottement entre le bouchon et le tube, est ce que c'est possible d'évaluer la force de frottement?

Le but de cette petite manipulation est d'avoir un ordre de grandeur de la pression dans l'eau, et aussi de mettre en exergue quelques phénomènes physiques de la propagation des ondes de chocs dans l'eau.

[invite6dffde4c]

Re.
Non. Le coefficient de frottement ne suffit pas. Il faut aussi la "normale": la force entre le piston et les parois.
Pour avoir une idée de la pression il vous faudrait des diaphragmes étalonnés. Les Mythbusters les utilisent dans leurs manips avec des explosifs pour avoir une idée des risques encourus par les personnes. Ce sont des diaphragmes en aluminium qui se déchirent à des pressions connues.
A+

[invite7c692de4]

Mais puisqu'on projette la PFD sur l'axe, l'effort normal n'intervient pas normalement. Je me trompe?
Mais sinon, j'aime bien l'idée du diaphragme étalonné. Merci bien!

[invite6dffde4c]

Re.
Oui. Vous vous trompez. Il s'agit de la normale à la surface de contact, qui est cylindrique. C'est pour cela que j'ai mis des guillemets. C'était pour vous rappeler la formule des forces de frottement.
A+

[invite7c692de4]

ok merci bien pour votre aide.
Je vais essayer d'autres pistes pour la mise en équation.